DE69919016T2

DE69919016T2 - Fremdstrom-korrosionsschutz-system für wassererhitzer-gefässe und gleichartige apparate

Info

Publication number: DE69919016T2
Application number: DE69919016T
Authority: DE
Inventors: Alain Xhonneux
Original assignee: Mts Technical S A; MTS TECHNICAL SA
Current assignee: Mts Technical S A; MTS TECHNICAL SA
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: CN1322258A; AU6333099A; EP1125004A1; PL347130A1; DE69919016D1; BE1012223A3; WO2000020659A1; CN1217031C; EP1125004B1; ATE272132T1; CA2348643A1; PL191681B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein aktives Fremdstrom-Schutzsystem gegen Korrosion von Wasserheiztanks und ähnliche Vorrichtungen.
Die Erfindung wurde unter besonderer Beachtung der Bereiche der Wassererhitzer für den Haushaltsgebrauch, für den kommunalen Gebrauch und den industriellen Gebrauch ausgelegt, was jedoch nicht einschränkend aufzufassen ist. Die Erfindung kann mit gleicher Effizienz für gasbasierte Wassererhitzer, für elektrische Wassererhitzer und ebenso für indirekte Heizsysteme, d.h. mit Serpentinen-Wärmetauschern oder Doppelhüllen-Wärmetauschern, eingesetzt werden.
Alle zur Aufnahme von Wasser vorgesehene metallische Rezipienten unterliegen einer Korrosionswirkung dieses Elements.
Wassererhitzer, die Rezipienten aus Stahl umfassen, benötigen daher geeignete Vorrichtungen, um dieses Erosionsphänomen einzuschränken. Dies gilt auch, wenn die Rezipienten, wie oft der Fall, mit einer Schutzschicht versehen sind. Die am häufigsten vorgeschlagene Lösung besteht in der Verwendung einer Kathodenschutzvorrichtung, eine auf einem galvanischen Verfahren beruhende Fremdstrom-Anode. Diese Lösung lehrt eine Elektrode, welche die Funktion einer Anode übernimmt und von einem elektrischen Strom durchflossen wird.
In den Dokumenten US 4,407,711 , EP 0 630 426 und DE 39 16 847 sind Lösungen vorgeschlagen, die eine Scutzstrom-Anode umfassen. Diese lehren, daß die Speisung der Anodenschaltung unmittelbar durch Netzstrom erfolgt. Dieses Verfahren kann sowohl im Falle einer Stromunterbrechung, als auch im Falle, daß der Netzstrom nur während bestimmter Tageszeitabschnitte verwendet werden kann, gravierende Probleme bereiten.
Ein derartiger Nachteil wird mittels der in Dokument EP 0 771 889 gegebenen Lösung verhindert, die eine Verwendung eines Akkumulators umfaßt, welcher bei fehlender Netzspannung den zur Aufrechterhaltung des galvanischen Verfahrens benötigten Strom liefern kann. Diese Vorrichtung weist jedoch einige Nachteile auf: Die Notwendigkeit der Verwendung eines Akkumulators zur Bereitstellung von Strom sogar wenn Netzstrom verfügbar ist, sowie die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, denen der Akkumulator unterliegt. Die Häufigkeit dieser Zyklen verringert unvermeidbar die Lebensdauer des Akkumulators und erhöht, für im Schaltkreis integrierte industrielle Akkumulatoren, die Wartungskosten.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der mit der Speisung der elektronischen Schaltung verbundenen Probleme, indem ein Akkumulator bereitgestellt wird, der nur bei Fehlen von Netzspannung arbeitet, sowie ein Spannungsgenerator anstelle des Stroms, zur Bereitstellung der Spannungsdifferenz, die zur Aufrechterhaltung eines Polarisationsstromes zwischen der Anode und dem verwendeten Tank benötigt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kontrolle der Wirkung der Schutzvorrichtung zu erleichtern, was entweder mittels Leuchtsignalen, oder unter Verwendung physikalischer Prinzipien eines Spannungsgenerators geschieht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Wartungsvorgänge zu erleichtern, indem die Schutzvorrichtung mit einem Akkumulator versehen wird, der am Markt leicht erhältlich ist und den man aufgrund leichter Handhabbarkeit ohne Probleme installieren kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schutzvorrichtung zu realisieren, die einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, hat die Erfindung zum Gegenstand ein aktives Fremdstrom-Schutzsystem gegen Korrosion von Wasserheiztanks und ähnlichen Vorrichtungen, das die in den untenstehenden Ansprüchen dargelegten Merkmale aufweist.
Aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels, bei der auf die beigefügte Figur bezuggenommen wird, können sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. Diese Figur, die ausschließlich als Beispiel dient und in keiner Weise als einschränkend zu erachten ist, zeigt ein elektronisches Schaltdiagramm des Aktivschutzes.
Ein aktives Fremdstrom-Schutzsystem gegen Korrosion von Wärmeheiztanks und ähnlichen Vorrichtungen umfaßt einen Tank 48, eine elektronische Schaltung und einen zusätzlichen Akkumulatorblock 10. Der Tank 48 beinhaltet eine leitende Flüssigkeit, in die eine Elektrode 50 getaucht ist. Die elektronische Schaltung umfaßt einen Speisungsblock 2 für Netzstrom, einen Akkumulatorblock 10, einen Spannungsstabilisatorblock 4, einen Schutzkontrollblock 6 und einen Sicherheitsblock 8.
Der durch Klemmen 3 und 5 mit einer äußeren Speisung 1 verbundene Speisungsblock 2 umfaßt bekannte Elemente, wie beispielsweise einen Transformator 12 zur Spannungserniedrigung, einen Spannungstransformator 14, der beispielsweise und nicht einschränkend durch eine Diodenbrücke realisiert werden kann, einen Kondensatorfilter 16, einen Spannungsstabilisator 18 und ein kapazitives Bauteil 20.
Der Akkumulatorblock 10, der ausgelegt ist, um einen leicht auf dem Markt erhältlichen Akkumulator bekannter Art aufzunehmen, wird derart in Parallelschaltung zur Speiseschaltung 2 plaziert, daß er, falls der externe elektrische Strom vorhanden ist, von der Speisung der elektronischen Schaltung ausgenommen ist.
Der Spannungsstabilisatorblock 4 umfaßt eine Zener-Diode 22, einen Widerstand 24 und eine Leuchtanzeige 26, die zur Anzeige des Vorhandenseins der Speisespannung dient.
Der Kontrollblock 6 umfaßt eine Reihe von Widerständen 28, 30, 32, 34, zwei Operationsverstärker 36 und 38, eine Leuchtanzeige 40, die zur Anzeige von Problemen in der aktiven Schutzvorrichtung dient, zwei BJT-Transistoren 41, 43, eine mit der Elektrode 50 verbundene Ausgangsklemme 42, sowie eine mit dem Tank 48 verbundene Ausgangsklemme 44.
Der Sicherheitsblock 8 umfaßt ein Zweikanal-Relais 46 (offen, geschlossen), das einphasig, aber ebenso dreiphasig sein kann, und das eine Unterbrechung der Speisung eines Heizelements des Wassererhitzers derart ermöglicht, beispielsweise eines elektrischen Widerstands, eines Brenners oder einer Primärkreis-Serpentinen-Umlaufpumpe, daß der Benutzer klar überprüfen kann (Warmwassermangel), daß ein Defekt vorliegt, sowie auch eine Unterbrechung der Speisung des Schutzsystems im Falle einer unzureichenden Korrossionsschutzwirkung durch die elektronische Schaltung.
Im Betrieb wird das aktive Schutzsystem durch eine äußere elektromotorische Wechselkraftquelle 1, wie beispielsweise Netzspannung versorgt. Diese externe Quelle 1 dient gleichzeitig dazu, den zusätzlichen Akkumulator aufzuladen. Wenn die Spannung der externen Quelle 1 fehlt, wird die elektronische Schaltung durch den zusätzlichen Akkumulator gespeist.
Am Eingang des Kontrollblocks 6 gewährleistet der Stabilisatorblock 4 eine konstante Polarisationsspannung der Klemme 42, und dadurch der Elektrode 50, so daß diese die Funktion einer innerhalb des Tanks 48 liegenden Anode übernimmt.
Unter normalen Betriebsbedingungen werden die zwei Klemmen 42, 44 und dadurch auch die Anode 50 und der Tank 48 auf einer Spannungsdifferenz gehalten, die ausreicht, um dem Wassererhitzer einen aktiven Korrosionsschutz zu bieten.
Um zu kontrollieren, ob das aktive Schutzsystem korrekt funktioniert, ist das Spannungspotential zwischen den Klemmen 42 und 44 zu überwachen, indem die Komperator-Funktion der beiden Operationsverstärker 36 und 38 verwendet wird.
Falls die Spannungsdifferenz eine bestimmte vorgegebene Sicherheitsschwelle unterschreitet, ist es möglich, daß der durch die im Tank befindliche Flüssigkeit gegebene Widerstand zu groß ist, und daß aus diesem Grunde die Schaltung nicht in der Lage ist, den notwendigen Schutz zu gewährleisten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Tank leer ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Schaltung aufgrund eines Kabelbruchs oder einer Kontaktschwäche unterbrochen ist. Natürlich sind diese beiden Situationen anormal und gefährlich. Falls, im Gegensatz dazu, die Spannungsdifferenz oberhalb einer zweiten Sicherheitsschwelle liegt, ist es möglich, daß der durch die im Tank 48 befindliche Flüssigkeit gegebene Widerstand anormal niedrig ist, oder daß ein Kurzschluß im Inneren des Tanks vorliegt, was große Risiken birgt, die sogar tödlich sein können. Jedenfalls funktioniert das System auch in diesen Situationen nicht korrekt und eine komplette Unterbrechung des Betriebs ist nötig.
In derartigen Situationen liegt die Spannung am Eingang des Sicherheitsblocks 8 oberhalb jener am Ausgang des Kontrollblocks 6, was dazu führt, daß das Relais 45 auslöst und die Speisung des Heizelements und der Schutzvorrichtung unterbricht. Zudem leuchtet die Leuchtanzeige 40 auf, um den anomalen Zustand anzuzeigen.

Claims

Aktives Schutzsystem gegen Korrosion eines Wasserheiztanks, wobei das genannte System miteinander kombiniert umfaßt: – einen Tank (48) eines Wasserheizgeräts, wobei der besagte Tank in der Lage ist, eine Leitflüssigkeit zu enthalten, in die eine Elektrode (50) eingetaucht wird; – einen elektronischen Kreislauf, der einen Speisungsblock (2), eine erste Klemme (44), die elektrisch an den Tank (48) angeschlossen werden kann, und eine zweite Klemme (42), die zur Polarisierung elektrisch an die besagte Elektrode (50) angeschlossen werden kann, umfaßt; der besagte elektronische Kreislauf umfaßt zumindest einen Block zur Stabilisierung der Polarisierungsspannung (4), der an die besagte zweite Klemme (42) angeschlossen ist, und einen Kontrollblock (6), der dazu geeignet ist, das Potenzialdifferenzial zwischen der ersten Klemme (44) und der zweiten Klemme (42) festzustellen, es mit zumindest einem vorausbestimmten Schwellenspannungswert zu vergleichen und bei der Überschreitung des Schwellwerts ein Signal abzugeben; das Potenzialdifferenzial zwischen der besagten ersten und der besagten zweiten Klemme wird mit zwei vorausbestimmten Spannungswerten verglichen, einem oberen und einem unteren, bezogen auf den ordnungsgemäßen Betriebsbereich des Schutzsystems; – einen Akkumulatorblock (10), der im besagten elektrischen Kreislauf enthalten ist. gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der besagte zusätzliche Akkumulatorblock (10) parallel an den Speisungsblock (2) des besagten elektronischen Kreislaufs angeschlossen ist.
System gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Akkumulatorblock (10) einen Akkumulator außerhalb des elektronischen Kreislaufs umfaßt.
System gemäß den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der zusätzliche Akkumulatorblock (10) einen Stromgenerator umfaßt, wobei der besagte Generator in der Lage ist, das Potenzialdifferenzial zu liefern, das zur Aufrechterhaltung eines Polarisierungsstroms zwischen der Anode (50) und dem Tank (48) erforderlich ist.
System gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der besagte elektronische Kreislauf einen Widerstand zur Begrenzung des vom Akkumulator gelieferten Stroms umf aßt.
Verfahren für den aktiven Schutz gegen Korrosion eines Wasserheiztanks, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Speisung durch das Stromnetz, der zusätzliche Akkumulatorblock (10), der einen Stromgenerator enthält, gleichzeitig mit einem elektronischen Kreislauf, in dem der besagte Akkumulatorblock enthalten ist, von einer externen Speisung (1) gespeist wird, der zusätzliche Akkumulatorblock (10) liefert dank des besagten Stromgenerators das Potenzialdifferenzial, das nur bei einem Ausfall des Stromnetzes zur Aufrechterhaltung einer Polarisierungsspannung zwischen der Elektrode (50) und dem entsprechenden Tank (48) erforderlich ist; der besagte zusätzliche Akkumulatorblock ist mit dem Speisungsblock (2) parallel geschaltet.